CN101851872B - 一种用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆技术，包括以下工序：①废纸分选、配比，②碎浆，③筛选净化，④浮选脱墨，⑤热分散，⑥漂白，⑦回路水处理，⑧胶粘物处理。本发明所配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆特性：白度增值（%ISO）≥20；胶粘物去除率≥98%；尘埃去除率≥99.5%；总结合油墨含量（ERIC）去除率≥77%；阳离子电荷需求量PCD（ueq/l）≤300；纤维得率≥70%，白度增值、浆料尘埃去除率、胶粘物去除率、PCD等重要指标基本达到配抄高档文化纸张的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆技术。
背景技术
从造纸工业发展的生产要素来看，造纸纤维原料越来越成为国内造纸产业发展的瓶颈。木材是世界造纸工业的主要纤维原料（世界原生纸浆约90%以上是木材纤维），我国由于历史及地理等诸多原因，能用于造纸的木材资源极为短缺，长期被迫以非木纤维（竹子、芦苇、禾草等）作为主要原料。据联合国粮农组织（WAO）统计资料，世界非木质纤维纸浆有80%以上产于亚洲，60%以上又产于中国。2008年，我国非木质纤维纸浆所占比重为18%左右，绝对量达到1000多万吨，制约着中国造纸企业生产上规模、质量上档次，也制约了环保治理。
2007年出台的《造纸产业发展政策》指出未来一段时间的发展方向：“一是提高木浆比例；二是扩大废纸原料回收利用；三是合理科学利用非木材纤维原料。”
“扩大废纸原料回收利用”的前提是必须拓展废纸浆的利用领域，改变目前我国废纸浆只能生产新闻纸、包装纸等中低档产品的现状，深入研究各种废纸的脱墨工艺和制浆流程及关键设备，深入研究提高DIP的白度，降低胶粘物和尘埃的核心技术，使DIP浆料的质量满足配抄胶版印刷纸、复印纸、LWC、铜版纸等中高档文化印刷用纸的要求。
废纸的回收和再利用是发展循环经济、建设节约型社会的一项重要举措。大量利用废纸作为纤维原料，减少了纸张生产对国内林木资源的消耗，完全符合我国循环经济“减量化、再利用、资源化”的原则。公司年回收废纸40万吨，就可造出32万吨纸浆，相当于少砍17万棵大树，节省了12万立方米的垃圾填埋场空间，少用纯碱10万吨，降低造纸的废水排放960万方以上，节约造纸能源消耗9.6万吨（标煤）。更重要的是，废纸回收的意义却远远不仅仅是环境保护和资源节约。随着中国造纸业的迅猛发展，国际市场纸浆和废纸价格持续上涨，给我国造纸企业带来很大困难。目前，全世界可供出口的废纸总量约为2500万吨，我国废纸进口量已占其1／3；美国废纸出口总量的50％以上销往中国。今后几年，我国对废纸需求量仍然很大，但废纸资源有限，一旦世界废纸价格暴涨到企业难以承受或世界突发事件影响废纸的正常运输，将给中国造纸业带来十分严重的后果。因此，提高国内废纸的回收率和合理利用废纸资源，不仅对建设节约型社会意义深远，而且对中国造纸业的健康发展，对中国造纸业产业安全也将起到重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆技术。本发明采用的技术方案如下：一种用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆方法，包括以下工序①废纸分选、配比，②碎浆，③筛选净化，④浮选脱墨，⑤热分散，⑥漂白，⑦回路水处理，⑧胶粘物处理，其特征在于：所述工序②中碎浆废纸配比控制为37#：10#：8#：废铜版纸=30～70%：10～40%：0～10%：0～30%；碎浆温度：40～60℃；工序⑤采用两级热分散处理，一级热分散温度70～90℃、比能50～70kwh/t，二级热分散温度70～90℃、比能70～80kwh/t；工序⑥采用两段漂白处理，一段H2O2漂，一段FAS漂，H2O2漂白浓度10～14%、温度70～85℃，FAS漂白温度70～75℃、浓度11.0～11.5%。
所述工序①采用废纸散包干法筛选系统对废纸进行拣选、分类，去除轻、重杂质。
所述工序⑦采用APAM+PAC对回路水进行处理，APAM用量1～3ppm 、PAC用量10～50ppm。
所述工序⑧采用滑石粉、生物酶控制胶粘物，滑石粉用量10～14kg/t浆，生物酶用量0.4～0.8kg/t浆。
所述工序④中废纸脱墨剂为酯肪酸钠单独使用，其重量百分比对绝干废纸为：酯肪酸钠0.35～0.6%。
所述工序④中脱墨剂为表面活性剂与脂肪酸钠复配使用，其重量百分比对绝干废纸为：表面活性剂0.01～0.03%；脂肪酸钠0.3～0.6%。
生产高档文化纸所用DIP的质量要求较高，尤其是白度要求相对较高，更重要的是胶粘物和尘埃斑点要少。成纸白度越高，DIP配用比例越高，DIP浆料的白度就要求越高、胶粘物和尘埃就要求越低。经过生产实践表明，DIP配抄白度超过90％ISO、配用量超过40%的高档文化应刷用纸时DIP的白度（非荧光）应大于75%ISO，尘埃度应小于100mm2/kg，胶粘物应小于100 mm2/kg，ERIC（总结合油墨含量）应小于100ppm。如果配抄白度大于98％ISO复印纸产品时，DIP的白度（非荧光）应大于82%ISO，尘埃度应小于50mm2/kg，胶粘物应小于50 mm2/kg，ERIC（总结合油墨含量）应小于50ppm。
生产高档文化用纸时，为确保DIP的质量，必须从废纸原料配比、脱墨工艺、热分散工艺、浮选工艺、筛选净化工艺、漂白以及回路水处理等关键技术着手进行研究。
生产配抄高档文化用纸DIP浆，既要满足高白度的要求，又要考虑其经济性，最关键的是要控制废纸的配比，由于废纸原料质量的难以掌控，会导致生产的DIP浆料主要质量指标如白度、尘埃度等波动范围较大，即使使用现代最先进的DIP制浆设备，也难以解决原料质量不稳定给产品质量带来的影响。为使废纸原料中不合格废纸的影响降至最低，最有效的方法是加强废纸的分选。
生产配抄高档文化用纸DIP浆，关键是控制其胶粘物和尘埃指标，控制的要点是碎浆温度，筛选的筛缝（孔）尺寸，尾渣量、浓度，热分散的温度、圆周速度和比能耗。
本发明的工艺流程的选择：生产高档文化用纸的DIP浆料质量要求是较高的，因此，在工艺流程设计上，与生产新闻纸用DIP生产线有很大的不同，为保证浆料质量选择了三级四段除渣，三级四段筛选，三级两段浮选，两级热分散，一段H2O2漂，一段还原漂。
废纸配比：基于生产文化纸浆的几种废纸中国产铜版纸和10#废纸性价比最高，本发明中根据浆的质量要求尽量多配。并且在脱墨浆白度要求不是很高时配用了部分国产8#废纸，降低DIP生产成本。在脱墨浆白度要求不是很高时尽量少配或不配37#废纸和国产办公废纸，使脱墨浆更具成本优势。采购全化学浆或含化学浆比例高的进口涂布废纸（价格略高于10#废纸）代替部份37#废纸。解决37#废纸价格高且供应不足的问题。DIP配抄高档文化用纸而纸产品白度低于85%ISO时，生产DIP的废纸原料中可参配10～15%8#废纸，如果要生产更高白度的浆料用于配抄环保复印纸，废纸原料中不能掺配8#废纸。
废纸分拣：为加强分拣，本发明采用废纸散包干法筛选系统，是将打包密实的废纸捆充分的散开成片状，便于废纸的拣选、分类，同时有效干法去除轻、重杂质的一套完整筛选系统。该系统可以控制分拣皮带废纸堆层厚度和速度，沿着分选皮带，皮带两边站立多个人进行人工分类，尤其是禁有物，丢弃物，含本色纤维的废纸基本上均可有效捡出。转鼓喂料输送机的水平部分采用延长设计，用于接收由分选皮带送来的散废纸。在输送机前端的倾斜部分安装有一个变频传动的匀料轮，使散废纸喂料厚度不波动，保证稳定的废纸量喂入转鼓。加强人工机械干法处理和人工分拣，可以将废纸中的禁有物，轻重杂质，不合格废纸等固体的大的胶粘物进行有效控制。对于整本的书刊和杂志废纸，采取了切除胶头对控制胶粘物非常关键，否则就会制约废书刊纸的使用。
脱墨剂复配使用：从碎浆白度、总油墨含量、浮选效果、纤维流失、使用成本等方面进行综合研究，系统评估，优选出了脱墨剂类型。基于废纸配比中印刷类废纸如10＃废纸、8＃废纸和涂布纸的比例越高阴离子表面活性剂如钠皂脱墨剂的综合性能较优，办公废纸比例越高，非离子表面活性剂，较占优势，选用了两种类型的脱墨剂进行了复配使用，并根据不同供应商的产品使用的工况和控制参数的差异在生产应用中进行了调整。如，在废纸配比为37#废纸50%，国产铜版废纸30%，10#废纸20%时，采用表面活性剂与钠皂复配使用，浮选白度增值提高近2%ISO，成浆残余油墨降低5%，尘埃降低8%。
高浓转鼓碎浆机转鼓使废纸原料纤维化，通过抛落和旋转等温和作用使纤维和杂质分离。在转鼓内不会对纤维进行揉捏或切割作用，可保持纤维强度特性。这对于防止杂质碎裂也很重要。转鼓由两个区域（冲洗和筛选）组成，可在纤维流失最小的情况下分离杂质。杂质连续自动排出。转动速度可调，保证不同配比的浆料都可达到最高效的碎浆。转鼓的安装角度固定并且稍倾斜，使浆料能够通过碎浆机。转鼓的安装十分简易。转鼓为紧凑及模块化设计。进行冲洗及杂质去除只需一台设备，其余昂贵的去杂质设备、电机、传动、管道、泵、控制控制系统及相关维护都不需要。转鼓的钢质支撑辊使用寿命长且无需维护。纤维流失及运行成本（能耗）都十分低。转鼓中与浆料接触的部件均为不锈钢结构，设计简易可靠。与其他再生浆碎浆机相比，转鼓的维护需求最低。
本发明选用了高浓转鼓碎浆机。转鼓沿轴向有略微倾斜度，使得转鼓中的物料缓慢向前移动，碎浆时能够保证杂质的初始尺寸，同时控制一定的浓度和温度（45～50℃），保证了胶粘物的去除和油墨的剥离效果。
采用粗筛、中浓筛、低浓筛组合，高效去除胶粘物：粗筛，是碎浆系统和高浓除渣后的首道筛选，目的是除去一些较大尺寸的或扁平的废杂质。岳纸DIP生产线粗筛选用了三段孔筛，一段和二段采用外流式压力筛，安装有阶梯转子；三段采用特殊的尾筛，有两个筛选区域，底部筛区有一个旋转孔筛筛筐（孔径2.0mm），顶部筛区有一个固定的孔筛筛筐（孔径2.2mm）以及阶梯转子。底部筛区为内流筛，而顶部筛区则是外流筛。为了在末段筛选前最高效的去除残留的重质杂质，同时也为了进一步保护尾筛，在三段筛前安装了一台高浓除渣器。
中浓缝筛，其主要目的是去除较小的胶粘物以及其它圆形或方形杂质。岳纸DIP生产线中浓缝筛双锥体外壳采用优化液压设计。首先，外壳直径的增加使得良浆流量的面积也随着良浆流量的增加而增加。底部（良浆喷嘴出口以下）的外壳直径又逐渐减少，使得横截面面积相应减少，以补偿从良浆喷嘴出口排出的良浆流量。通过生产运行摸索，将一段筛进浆浓度由3.11％提高到3.73％，胶黏物去除率由63.9％提高到69.3％，胶粘物去除率随中浓筛进浆浓度的提高而提高。因此，在实际生产中，中浓筛进浆浓度控制可以根据废纸配比进行精调，如灰分高，其进浆浓度可适当偏高控制。低浓缝筛，其主要目的是去除细小的胶粘物。筛子结构与工作原理与中浓筛相同，但筛缝减少，进浆浓度降低。
热分散的作用是，使废杂质的颗粒变小，通过分散，减小了纸浆中杂质的颗粒大小，从而易于被后续工序除去，或者减少到肉眼看不见的程度，不再影响纸的外观质量，能为用户所接受。本系统设有两道热分散，并且，开机之后根据废纸配比不同对热分散磨片进行了优化，磨片齿型由原有设备的低齿型改为高齿型，加强了对浆中尘埃和胶粘物的分散，尘埃和粘胶物去除效果大大提高。热分散尘埃去除率由29.7%→56.9%，胶粘物去除率由54.9%→69.3%。
滑石粉、生物酶配合使用，控制浆中的胶粘物。在贮浆塔前添加滑石粉10～14kg/t浆，滑石片晶具有很大的憎水性表面和亲水性的边缘，用于脱粘时它的这一特性使细小的胶粘物颗粒吸附到滑石片晶的表面，而滑石也会屏蔽到大胶粘物表面，使其失去粘性；在贮浆塔送浆泵前添加生物酶0.4～0.8kg/t浆，将胶粘物分解为微小胶粘物，而且使胶粘物的基本组分失去/降低粘性，使微小胶粘物很难在系统中重新聚合。通过胶粘物的有效控制,纸机的运行效率大大改善。
微气浮工艺优化：化学品添加和水流程的调整，以保证浆中胶粘物浓度和其他阴离子垃圾在尽可能低的水平。DAF2的运行效果直接影响到送纸车间浆料的胶粘物、尘埃指标。而微气浮的运行效果除了装备先进性外，根据水质情况，所添加的化学品使用也至关重要。通过试验摸索，DAF2化学品由原来的2.5ppmAPAM+100ppm膨润土，已改为2ppmAPAM+50ppmPAC+50ppm膨润土，处理水浊度大幅降低（浊度由111降至30），胶粘物降低（由140.5mm2/kg→100mm2/kg），回用于稀释浆料后，浆中的尘埃和残余油墨减少。另外，本发明改纸机回用部分直接用于送浆稀释为先进DAF2处理后，再用于送浆稀释，大大降低了成浆尘埃和残余油墨。
本发明所配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆特性：白度增值（%ISO）≥20；胶粘物去除率≥98%；尘埃去除率≥99.5%；总结合油墨含量（ERIC）去除率≥77%；阳离子电荷需求量PCD（ueq/l）≤300；纤维得率≥70%，白度增值、浆料尘埃去除率、胶粘物去除率、PCD等重要指标基本达到配抄高档文化纸张的要求。
具体实施方式
实施例1：
将50%10#美废+50%铜版废纸1430公斤的废纸经分选后用通过链板式输送机送入转鼓碎浆机碎解，再泵送到高浓除渣器，除去砂石、纤维束、铁块等粗杂质，然后通过粗筛初选后进入中浓筛选除去浆料中所含的胶粘物，再经低浓除砂器除去浆中混有的细小砂粒，净化后的浆料进入第一道浮选脱墨，然后去精筛筛选，在精筛选阶段大部分的胶粘物被除去。筛选后的浆料经多盘洗涤浓缩后去螺旋压榨机和1#热分散系统。然后浆料送入第二道浮选，浮选后再经除砂系统进一步净化，净化的浆料然后经多盘洗涤浓缩，多盘浓缩后再去螺旋挤浆和热分散系统处理，从2#热分散系统得到的浆料在25%～30%的浓度下以H2O2漂白，漂后浆料再经过第三道浮选脱墨后，经多盘浓缩机洗涤浓缩后经中浓泵送到还原漂塔进行还原漂白，得到1000公斤浆料到浆塔贮存，制得的DIP浆质量特性：DIP的白度（非荧光）80%ISO，尘埃度50mm2/kg，裂断长（纵向）4500m；撕裂指数11.0mN·m2/g；胶粘物小于80 mm2/kg，ERIC（总结合油墨含量）小于70ppm。
其生产过程主要工艺条件为：（1）脱墨剂用量表面活性剂0.01%；酯肪酸钠0.4%；鼓式碎浆机：进口废纸量360T/D、筛选浓度20%、碎浆浓度4.5%；（２）高浓除渣：一段进浆压力2.00～4.00bar、一段压力降1.00～2.00bar、一段进浆浓度3.5%、一段进浆流量9000l/min、稀释水流量2042l/min；（３）一级粗筛：一段良浆浓度3.21%、一段良浆流量7000l/min、一段进浆压力1.50～3.00bar、一段压力降0.10～0.50bar、一段排渣率20%；（４）二级中浓筛：一段良浆浓度2.35%、一段良浆流量9000l/min、一段排渣率20～24%、进浆压力1.50～3.00bar、压力降0.10～0.50bar；（５）二级重质除渣：一段进浆浓度1.55%、；一段进浆流量20000l/min、进浆压力1.50～2.50bar、压力降1.20～1.50bar；（６）一级浮选：一段进浆浓度1.19%、一段进浆流量23000l/min、一段流量排渣率15.0～20.0%；（７）三级低浓筛：一段良浆浓度0.80～1.00%、一段良浆流量18000l/min、一段排渣率23.0～27.0%、进浆压力2.00～3.00bar、压力降0.10～0.50bar；（８）1#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量32000l/min；（9）1#热分散：通过量300T/D、温度70～900C、比能50kwh/t（10）二级浮选：一段进浆浓度1.08%、一段进浆流量22000l/min、一段流量排渣率14.0～16.0%；（11）三级低浓除渣：一段进浆浓度0.80～1.00%、一段进浆流量28000l/min、进浆压力2.00～2.50bar、压力降1.50～1.80bar；（12）2#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量30000l/min；（13）2#热分散：通过量300～610T/D、温度70～900C、比能70～80kwh/t；（14）H2O2漂白：H2O2用量0.4%；浓度12%；温度70～850C；（15）三级浮选：一段进浆浓度0.90～1.35%、一段进浆流量22000l/min、一段流量排渣率9.0～12.0%；（16）3#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量27000l/min；（17）还原漂白：温度70～750C、浓度11.0～11.5%。
实施例2：
将20%10#美废+30%铜版废纸+50%书刊废纸1430公斤的废纸经分选后用通过链板式输送机送入转鼓碎浆机碎解，再泵送到高浓除渣器，除去砂石、纤维束、铁块等粗杂质，然后通过粗筛初选后进入中浓筛选除去浆料中所含的胶粘物，再经低浓除砂器除去浆中混有的细小砂粒，净化后的浆料进入第一道浮选脱墨，然后去精筛筛选，在精筛选阶段大部分的胶粘物被除去。筛选后的浆料经多盘洗涤浓缩后去螺旋压榨机和1#热分散系统。然后浆料送入第二道浮选，浮选后再经除砂系统进一步净化，净化的浆料然后经多盘洗涤浓缩，多盘浓缩后再去螺旋挤浆和热分散系统处理，从2#热分散系统得到的浆料在25%～30%的浓度下以H2O2漂白，漂后浆料再经过第三道浮选脱墨后，经多盘浓缩机洗涤浓缩后经中浓泵送到还原漂塔进行还原漂白，得到1000公斤浆料到浆塔贮存，制得的DIP浆质量特性：DIP的白度（非荧光）85%ISO，尘埃度50mm2/kg，裂断长（纵向）4200m；撕裂指数8.0mN·m2/g；胶粘物小于80 mm2/kg，ERIC（总结合油墨含量）小于80ppm。
其生产过程主要工艺条件为：（1）脱墨剂用量酯肪酸钠0.5%；鼓式碎浆机：进口废纸量840T/D、筛选浓度18～25%、碎浆浓度4.0～5.0%（２）高浓除渣：一段进浆压力2.00～4.00bar、一段压力降1.00～2.00bar、一段进浆浓度3.5%、一段进浆流量21000l/min、稀释水流量2042l/min；（３）一级粗筛：一段良浆浓度3.21%、一段良浆流量14000l/min、一段进浆压力1.50～3.00bar、一段压力降0.10～0.50bar、一段排渣率18.0～25.0%；（４）二级中浓筛：一段良浆浓度2.35%、一段良浆流量18000l/min、一段排渣率20～24%、进浆压力1.50～3.00bar、压力降0.10～0.50bar；（５）二级重质除渣：一段进浆浓度1.55%、一段进浆流量42000l/min、进浆压力1.50～2.50bar、压力降1.20～1.50bar；（６）一级浮选：一段进浆浓度1.19%、一段进浆流量53000l/min、一段流量排渣率15.0～20.0%；（７）三级低浓筛：一段良浆浓度0.80～1.00%、一段良浆流量4200l/min、一段排渣率23.0～27.0%、进浆压力2.00～3.00bar、压力降0.10～0.50bar；（８）1#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量62000l/min；（9）1#热分散：通过量670T/D、温度70～900C、比能70kwh/t；（10）二级浮选：一段进浆浓度1.08%、一段进浆流量52000l/min、一段流量排渣率14.0～16.0%；（11）三级低浓除渣：一段进浆浓度0.80～1.00%、一段进浆流量66000l/min、进浆压力2.00～2.50bar、压力降1.50～1.80bar；（12）2#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量64000l/min；（13）2#热分散：通过量610T/D、温度70～900C、比能80kwh/t；（14）H2O2漂白：H2O2用量0.4%；浓度12%；温度70～850C；（15）三级浮选：一段进浆浓度0.90～1.35%、一段进浆流量52000l/min、一段流量排渣率9.0～12.0%；（16）3#多盘浓缩：进口浓度0.70～0.80%、进口流量57000l/min；（17）还原漂白：温度70～750C、浓度11.0～11.5%。
Claims (6)
1.一种用于配抄高档文化印刷纸的废纸脱墨浆的制浆方法，包括以下工序①废纸分选、配比，②碎浆，③筛选净化，④浮选脱墨，⑤热分散，⑥漂白，⑦回路水处理，⑧胶粘物处理，其特征在于：所述工序②中碎浆废纸配比控制为37#：10#：8#：废铜版纸=30～70%：10～40%：0～10%：0～30%；碎浆温度：40～60℃；工序⑤采用两级热分散处理，一级热分散温度70～90℃、比能50～70kWh/t，二级热分散温度70～90℃、比能70～80kWh/t；工序⑥采用两段漂白处理，一段H2O2漂，一段FAS漂，H2O2漂白浓度10～14%、温度70～85℃，FAS漂白温度70～75℃、浓度11.0～11.5%。
2.根据权利要求1所述的废纸脱墨浆的制浆方法，其特征在于所述工序①采用废纸散包干法筛选系统对废纸进行拣选、分类，去除轻、重杂质。
3.根据权利要求1所述的废纸脱墨浆的制浆方法，其特征在于所述工序⑦采用APAM+PAC对回路水进行处理，APAM用量1～3ppm 、PAC用量10～50ppm。
4.根据权利要求1所述的废纸脱墨浆的制浆方法，其特征在于工序⑧采用滑石粉、生物酶控制胶粘物，滑石粉用量10～14kg/t浆，生物酶用量0.4～0.8kg/t浆。
5.根据权利要求1所述的废纸脱墨浆的制浆方法，其特征在于所述工序④中废纸脱墨剂为脂肪酸钠单独使用，其重量百分比对绝干废纸为：脂肪酸钠0.35～0.6%。
6.根据权利要求1所述的废纸脱墨浆的制浆方法，其特征在于所述工序④中脱墨剂为表面活性剂与脂肪酸钠复配使用，其重量百分比对绝干废纸为：表面活性剂0.01～0.03%；脂肪酸钠0.3～0.6%。
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